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某水库大坝安全评价报告

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项目编号:2015-AH-007-某某 安徽省含山县某某水库 大坝安全评价报告 二〇一五年五月 安徽省含山县某某水库 大坝安全评价报告 批 准:   审 核:   项目负责人:  专业负责人: 水工: 主要编写人员: 二〇一五年五月 目 录 1 概 述 1 1.1 报告编制依据 1 1.2 工程概况 1 1.3 工程主要特性指标 2 2 工程质量评价 4 2.1 大坝 4 2.2 溢洪道 4 2.3 放水涵 4 2.4 工程质量综合评价 5 3 工程地质评价 6 3.1工程概况 6 3.2坝区地形地貌及不良地质现象 7 3.3场地地下水 8 3.4坝体、坝基土的分布状况及特征 8 3.5坝体、坝基物理力学性质指标及设计参数 9 3.6场地类别及抗震稳定性评价 9 3.7坝体、坝基土评价及处理方案建议 10 4 大坝运行管理评价 12 4.1工程管理 12 4.2水库防洪调度运用 12 4.3工程养护与维护 13 4.4工程监测 13 4.5 大坝运行管理综合评价 14 5 防洪标准复核 15 5.1洪水标准 15 5.2 水库工程特性参数 15 5.3调洪演算 16 5.4坝顶高程复核 21 5.5防洪安全评价 24 6 结构安全评价 25 6.1大坝变形安全 25 6.2 大坝抗滑稳定 25 6.3 抗震安全评价 28 6.4上游护坡稳定 28 6.5 近坝库岸稳定 28 6.6 坝顶超高 29 6.7 输、泄水建筑物安全评价 29 6.8 结构安全评定 29 7 渗流安全评价 30 7.1渗流资料分析 30 7.2 渗流勘察调查 30 7.3 渗流有限元分析 30 7.4 渗流安全评价 32 8 大坝安全综合评价 33 8.1 结论 33 8.2 建议 34 附 图 35 Ⅰ 工程现场图片 36 Ⅱ 水库现状图 37 Ⅲ 大坝抗渗、抗滑稳定计算结果图 38 附件1:安徽省含山县某某水库工程地质勘察报告(另册) 1 概 述 1.1 报告编制依据 2015年3月,南京市水利规划设计院有限责任公司受安徽省含山县水务局的委托,负责编制某某水库大坝安全评价报告。报告编制依据主要有: (1)《安徽省暴雨参数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积计算办法》(1984.05); (2)《水库大坝安全评价导则》(SL258-2000); (3)《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001); (4)《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000); (5)《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》(SL189-2013); (6)《安徽省含山县某某水库除险加固工程工程地质勘察报告》(南京市水利规划设计院有限责任公司,2015年4月)。 1.2 工程概况 某某水库位于含山县环峰镇境内东山水库上游,长江流域得胜河水系,来水面积8.2km2。水库按20年一遇设计,300年一遇校核,校核洪水位49.12m,总库容95.37万立米。水库灌溉面积0.09万亩,保护下游农田0.12万亩,保护人口0.09万人,是一座以灌溉为主,兼有防洪和养殖等的小(2)型水库。 本次安全评价,根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)及《防洪标准》(GB50201-94),确定水库防洪标准为20年一遇洪水设计,设计洪水位47.48m, 300年一遇的洪水校核,校核洪水位48.52m,总库容82.37万m3。 水库现状主要建筑物有: (1)大坝一座,于1986年、1997年和2003年进行过加固处理,为均质土坝。现状大坝坝顶高程48.35~49.08m,最大坝高约8.5m,坝顶宽度5m左右,坝顶长度519m。大坝迎水坡高程约47m处有一1.7~3.7m宽平台,平台以上坡比为1:2.6~1:3.0,平台以下坡比为1:2.2~1:4.2,迎水坡无护坡;背水坡现状完好,坡比为1:2.7~1:3.0。 (2)溢洪道一座,于1986年和1997年底进行过维修,并与2003年进行拓宽,增设溢洪道工作桥,对溢洪道底板进行灌浆处理。溢洪道位于大坝左端,为开敞式溢洪道,堰顶型式为宽顶堰,堰顶高程为46.20m,单孔,净宽32.0m。溢洪道底板为钢筋砼结构,挡墙为浆砌石结构。目前,溢洪道基本保存完好。 (3)水库有放水涵两座,分别位于大坝南北两端,北涵于1997年翻建达现状规模,南涵、北涵洞身均为0.3m的混凝土圆形有压洞,进口为竖井闸门控制。南涵进口底高程为43.1m,目前涵身断裂漏水;北涵进口底高程为42.0m,目前,该涵洞运行良好。 某某水库主要效益以灌溉为主,兼有防洪和养殖,目前灌溉面积900亩,保护下游农田1200亩,保护人口900人。因此,某某水库的安全运行具有重要的社会意义和经济效益。 1.3 工程主要特性指标 某某水库现状工程特性指标表。 表1-1 某某水库工程特性表 综合 特性 所属水系/规模 长江流域/小(2) 集水面积(km2) 8.2 干流长度(km)/干流比降 3.5/0.053 主 坝 坝别 均质土坝 坝顶 坝顶高程(m) 48.35~49.08 坝顶宽度(m) 5 坝顶长度(m) 526 最大坝高(m) 8.5 迎水坡 护坡结构 草皮 坡比 1:2.0~1:3.8 背水坡 护坡结构 草皮 坡比 1:2.7~1:3.0 水 位 及 库 容 原始资料 本次评价结果 死水位(m) 41.44 41.44 正常蓄水位(m) 46.2 46.2 汛限水位(m) 46.2 46.2 设计水位(m) 48.06 47.48 校核水位(m) 48.65 48.52 死库容 (104m3) 3.1 0.8 兴利库容(104m3) 32 32.2 调洪库容(104m3) 60.3 49.37 总库容(104m3) 95.4 82.37 正 常 溢 洪 道 类别 无闸控制 堰顶高程(m) 46.2 堰顶宽度(m) 32 设计最大下泄流量(m3/s) 170.22 启闭设备 无 涵 洞 南涵底板高程(m) 43.1 北涵底板高程(m) 42.0 结构型式 砼圆形有压涵 断面尺寸(m) φ0.3 设计流量(m3/s) 0.2 2 工程质量评价 某某水库由大坝、溢洪道、放水涵等组成。根据《水库大坝安全评价导则》,含山县水务局成立了某某水库大坝安全鉴定现场检查组,检查组于2015年3月12日对某某水库工程和质量进行了现场检查,根据现场检查情况,结合镇村干部、水利员以及管理人员等反映的情况,综述如下。 2.1 大坝 某某水库兴建于1959年,大坝施工前未对坝基进行任何勘察,坝基开挖和清理主要以人工为主,大坝筑坝时清理不够彻底,坝基未做任何防渗加固措施。坝体填土未进行土工试验,坝体碾压施工过程也未采用合适的施工工艺,致使大坝填土质量差,断面土方标准不足。因此整个坝体填筑质量较差。1986年、1997年含山县水利(务)局对大坝中部及大坝与山体结合部进行粘土灌浆,并对大坝做了粘土铺盖。 大坝经过多次除险加固,目前大坝坝身断面包括大坝坡比,坝顶宽度,坝顶高程基本满足规范要求,但是大坝依然存在下列问题:1、大坝迎水坡由于94年做粘土铺盖时拆除护坡块石未恢复,目前大坝迎水坡坡面杂草重生,受风浪冲刷严重,坡面浪坎现象明显,多处出现倒坡;2、由于大坝兴建时坝身回填土质量差,大坝清基不彻底;3、目前大坝只有背水坡坝脚有纵向排水沟,无横向及周边排水沟。 2.2 溢洪道 1986年、1997年含山县水利(务)局对大坝溢洪道进行了维修加固,2003年拓宽溢洪道至32m,对溢洪道底板进行了灌浆,并新建了溢洪道工作桥。根据现场检查情况,溢洪道为开敞式溢洪道,位于大坝左端,目前溢洪道基本保存完好,但是仍然存在以下问题: 1、溢洪道采用浆砌石结构,后于2003年新建了溢洪道工作桥,新建工作桥时对两侧浆砌石挡墙未做加固处理,导致目前桥台下沉严重。 2、溢洪道下游水流不畅,下游溢洪河由于未进行处理,两岸边坡局部有坍塌。 2.3 放水涵 某某水库有放水涵两座,位于大坝的南北两侧,涵身均为Φ300mm压力涵管(坝下闸门控制),15cm素砼管垫,40cm浆砌块石基础,1986年、1997年含山县水利(务)局曾对北涵进行翻建。根据现场检查情况,目前北涵运行良好,南涵可能因地基下沉导致涵身断裂,涵身漏水,并有水流声。 2.4 工程质量综合评价 某某水库大坝是在特定的历史条件下修建的,限于历史原因及各方面的因素,水库修建时由于前期准备不足,施工条件差,设计标准低。水库建成运行40多年以来,自然侵蚀、工程老化等问题非常突出,地质勘探表明大坝坝身填土填筑质量总体一般,局部较差。 大坝填筑不均,局部较差,迎水坡护坡损坏,溢洪道控制段绕渗严重,溢洪道交通桥损坏,南涵多处漏水。 综合大坝、放水涵、溢洪道工程现状,根据《水库大坝安全评价导则》 2.6.3条,评定某某水库总体工程质量为“不合格”。 3 工程地质评价 3.1工程概况 某某水库位于含山县环峰镇,属长江流域得胜河水系,汇水区域为山丘区,汇水面积8.2km2。设计水库总库容为95.4万m3,兴利库容32万m3,死库容3.1万m3。 2014年8月,我院受含山县水务局的委托,承担了某某水库除险加固工程地质勘察任务。按照设计人员提供的“勘察技术要求”,勘察目的是查明坝体及坝基土层分布状况,有无不良地质现象,地下水埋藏条件,场地地震效应等,为某某水库坝体除险加固提供地基土的物理力学性质指标及参数。 根据勘察工作目的和任务,勘察主要采用钻探、原位测试、室内土工试验等方法。按设计要求,沿大坝布置1条工程地质纵剖面1-1’,孔距114m~170m,垂直大坝轴线布置2条工程地质横剖面2-2’(最大坝高附近)、 3-3’,孔距8.70m~23.00m。详见“勘探点平面位置图”。 勘察外业工作于2015年4月10日~4月16日完成,共完成勘探孔8个。室内试验4月26日完成。勘探点情况及完成工作量详见“勘探点情况一览表(表3.1-1)”,“完成工作量统计表(表3.1-2)”。 表3.1-1   勘探点情况一览表 勘探点 编号 勘探点 类型 钻探 深度 (m) 地面 标高 (m) 原状 土样(组) 岩样 (组) 地下稳定水位 埋 深 (m) 标 高 (m) J1 取土试验钻孔 18.00 48.60 3 1 2.80 45.80 J2 取土试验钻孔 18.00 46.70 4 1 1.00 45.70 J3 取土试验钻孔 20.00 48.40 4 1 2.70 45.70 J4 取土试验钻孔 12.00 41.90 1.20 40.70 J5 取土试验钻孔 18.00 47.20 4 1 1.70 45.50 J6 取土试验钻孔 20.00 48.70 4 1 3.20 45.50 J7 取土试验钻孔 12.00 41.70 1.00 40.70 J8 取土试验钻孔 20.00 48.90 5 1 3.30 45.60 表3.1-2 完成工作量统计表 勘探点(个) 8 总进尺(m) 138.0 取样(组) 原状土样(组) 24 岩样(组) 5 钻孔注水试验(段/孔) 2/2 重型动力触探(m) 0.4 室内试验 常规土工试验(组) 24 渗透试验 垂直(组) 6 水平(组) 12 天然单轴抗压强度(组) 5 土工试验严格按照《土工试验方法标准(GB/T50123-1999)》进行,具体试验方法如下: 含水率:烘干法。 密度:环刀法。 比重:塑性指数经验取值法。 液塑限:联合测定法。 渗透试验:变水头法。 固结试验:单轴固结仪法,并提供e-P曲线。 勘察工作主要依据: 《中小型水利水电工程地质勘察规范》(SL55-2005); 《水利水电工程注水试验规程》(SL345-2007); 《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999); 《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010); 《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-97); 《水利水电工程天然建筑材料勘察规范》(SL251-2000等。 3.2坝区地形地貌及不良地质现象 某某水库坝体为均质土坝,坝长519.00m,坝顶高程48.35~49.08m,顶宽5.0m左右,最大坝高7.30m。高程引测点BM设在溢洪道堰顶,标高▽46.20m(吴淞高程基准,下同)(具体位置详见“勘探点平面位置图”)。库区地貌属低山丘陵。 勘察范围内未发现明显不良地质现象。 3.3场地地下水 某某水库勘察期间钻孔初见水位埋深0.90m~3.20m,稳定水位埋深1.00m~3.30m,标高40.70m~45.80m。地下水位变化主要受水库地表水位的影响,地下水与水库水有较密切的水力联系。 坝身及浅部坝基土透水性经现场注水试验、室内土工试验,根据《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487-2008)附录F判别:①坝身填土(粉质粘土)弱透水;②粉质粘土弱~微透水;据野外判别③1强风化泥质粉砂岩弱~中等透水。 表3.3-1 坝体现场注水试验成果表 试 验 段 渗透性 钻孔 编号 试验项目 孔径 (mm) 深 度 (m) 试段长度(m) 地层 渗透系数 K (cm/s) 渗透性分级 起 止 J3 注水 110 1.00 5.50 4.50 ① 6.65×10-5 弱透水 J6 注水 110 1.00 5.50 4.50 ① 5.74×10-5 弱透水 试验段位于地下水位以下时: 试验段位于地下水位以上时: 式中 K:试验岩土层的渗透系数,cm/s; Q:注入流量,L/min; H:试验水头,cm;等于试验水位与地下水位之差; A:形状系数,cm;依据《SL345-2007》附录B选用; r:钻孔内半径,cm; l:试段长度,cm。 结合场地水环境条件及现场调查,依据《岩土工程勘探规范》(GB50021-2001)(2009年版)第12.2条判断:场地水对钢结构具有弱腐蚀性,对混凝土结构及混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。 3.4坝体、坝基土的分布状况及特征 根据现场勘察、室内土工试验结果,勘察范围内坝体、坝基土分为3层4个亚层。各地基土层主要物理力学性质指标详见“地基土物理力学性质指标及承载力特征值表(表一)”。 ①坝身填土(粉质粘土):普遍分布。灰黄、黄褐色,可塑为主,局部软塑。中等压缩性。主要由粉质粘土组成,局部包含粘土,表层含植物根茎。干重度14.5~16.7kN/ m3,平均值15.7kN/ m3。水平渗透系数3.81×10-5cm/s~6.74×10-5cm/s,平均值4.80×10-5cm/s。垂直渗透系数8.15×10-6cm/s~4.06×10-5cm/s,平均值2.60×10-5cm/s。现场注水试验:渗透系数平均值6.20×10-5cm/s。层厚0.50m~6.30m。 ②粉质粘土:普遍分布。灰黄色,可塑,局部硬塑。中等压缩性。土质不甚均匀,主要为粉质粘土,局部粘土。水平渗透系数5.6×10-7~8.67×10-6cm/s,平均值3.12×10-6cm/s。层厚0.80~2.80m,顶板埋深0.50~6.30m。 ③1强风化泥质粉砂岩:普遍揭露。灰绿色,岩芯呈碎块状。结构基本破坏,风化裂隙发育。岩芯采取率约50%。层厚1.70m~3.60m,顶板埋深1.30~8.40m。 ③2中等风化泥质粉砂岩:普遍揭露。灰绿色,岩芯呈短柱状,岩芯采取率85%~90%。该层未揭穿,最大可见厚度10.40m。 3.5坝体、坝基物理力学性质指标及设计参数 地基土的物理力学性质指标参数见“地基土物理力学性质指标及承载力值表(表一)”(承载力特征值依据地区经验确定)。 场地内各土层的物理力学性质指标采用室内土工试验结合野外现场勘探综合确定,对各类试验指标和计算指标进行了分层统计。结果表明,各土层试验指标的变异系数基本符合有关规程的要求,参数基本上反映了各土层的物理力学特征。 3.6场地类别及抗震稳定性评价 查《中国地震动参数区划图》(GB 18306-2001),区域地震动峰值加速度0.05g,相应场地地震基本烈度VI度。根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010),结合场地地形、地貌及地基土层分布情况,判定本工程建筑场地属抗震不利地段。依据《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-97)计算土层平均剪切波速,并确定场地土类别,土层平均剪切波速取建基面下15m内的各土层剪切波速,按土层厚度加权的平均值。 本次选取J1、J3孔进行计算判别,详见:“地基土层平均剪切波速计算表”。 表3.6-1 地基土层平均剪切波速计算表 土 层 项 目 ② 备注 Vsi值(m/s) 345 土层剪切波速Vs值根据地区经验取值。 J1孔 层厚(m) 1.80 土层平均剪切波速(m/s) 345 J3孔 层厚(m) 2.10 土层平均剪切波速(m/s) 345 土层平均剪切波速(m/s) 345 经计算,场地覆盖层平均剪切波速为345m/s,依据《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-97)表3.1.2,该段场地土类别划分为中硬场地土。依据《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-97)表3.1.3,场地覆盖层厚度不大于9m,建筑场地类别Ⅰ类。 根据《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487-2008)附录N,本场地在勘察范围内无液化土层。 3.7坝体、坝基土评价及处理方案建议 1.某某水库坝身由①坝身填土(粉质粘土)填筑而成。塑性指数Ip=10.2~17.6,平均值为12.8,符合土坝天然建筑材料土料质量标准(仅局部Ip值大于17);干重度γd= 14.5 ~16.7kN/m3,平均值为15.7kN/m3,说明大坝填筑质量总体一般,局部较差;水平渗透系数3.81×10-5cm/s~6.74×10-5cm/s,平均值4.80×10-5cm/s,垂直渗透系数8.15×10-6cm/s~4.06×10-5cm/s,平均值2.60×10-5cm/s,现场注水试验:渗透系数平均值6.20×10-5cm/s。①坝身填土(粉质粘土)弱透水。 综上所述,某某坝身填土填筑质量总体一般,局部较差,①坝身填土(粉质粘土)弱透水,防渗性能尚可;现场踏勘未发现散浸、渗漏现象。建议视坝身加固设计需要确定是否对其进行防渗处理。 2. 坝基浅部分布②粉质粘土,土质较均匀,力学强度较高,层厚一般2m,渗透性分级属弱~微透水,防渗性能较好;下部③1强风化泥质粉砂岩,力学强度较高,完整性较差,渗透性达弱~中等透水;③2中等风化泥质粉砂岩力学强度高。由于上覆②粉质粘土层具有一定厚度,微~弱透水,坝基工程地质条件较好。 3.本次坝体、坝基稳定分析所需抗剪强度指标,由直剪试验(直剪仪法)取得,各层地基土提供快剪、固快剪指标。坝体、坝基稳定分析用抗剪指标见下表,“抗剪强度指标推荐值表(表3.7-1)”。 表3.7-1 抗剪强度指标推荐值表 岩土编号 及名称 统计 项目 重力 密度 γ (kN/m3) 饱和 重度 γsat (kN/m3) 直剪 粘聚力 Cq(kPa) (快剪) 内摩 擦角 φq(度) (快剪) 粘聚力 Cc(kPa) (固快) 内摩 擦角 φc(度) (固快) ① 坝身填土 (粉质粘土) 统计个数 16 16 11 11 4 4 平均值 19.5 19.9 34.4 11.7 36.5 15.0 标准值 19.7 20.1 32.4 11.1 32.7 13.3 推荐值 19.7 20.1 32.4 11.1 32.7 13.3 ②粉质粘土 统计个数 8 6 6 1 1 平均值 20.3 53.2 15.0 59.0 18.1 标准值 20.5 43.2 13.2 推荐值 20.5 43.2 13.2 4.根据《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487-2008)规定,土的允许比降采用土的临界水力坡降除以1.5~2.5的安全系数。考虑到本工程等别,安全系数取2.0,计算取值见下表:“地基土层允许水力坡降推荐值一览表(表3.7-2)”。 表3.7-2 地基土层允许水力坡降推荐值一览表 层号 孔隙率(%) 土颗粒密度Gs 渗透变形形式 临界水力坡降Jcr 允许水力坡降 J允许 ① 0.42 2.72 流土 0.99 0.50 ② 0.39 2.73 流土 1.05 0.53 4 大坝运行管理评价 4.1工程管理 4.1.1管理机构与管理设施 某某水库由环峰镇人民政府兼管,日常工作由镇政府负责,现有兼职人员2人,为行政村行管人员,主要负责汛期向上级防汛机构上报水位、雨量等,并保证水库24小时有人值班。目前水库管理机构不健全,责任主体和责任人不明确,无专职人员和专门管理机构(仅在防汛和水库放水灌溉期间有人临时管理)。 目前水库不仅管理人员少,而且专业水平低。水库2名兼职人员都是没有经过专业知识的学习和技能培训。 水库目前无任何管理设施,给管理和抢险带来很大困难;水库观测设备不全,无法开展正常安全检测工作。 4.1.2工程管理范围和保护范围 工程管理范围:大坝、溢洪道及下游消能设施、放水涵、灌溉渠道、供水设施、通讯、交通设施等各类设施周围及水库土地征用线以内的库区。 工程保护范围:目前水库没有划分明确的保护范围。 4.2水库防洪调度运用 某某水库是一座以灌溉为主,兼有防洪和养殖等的小(2)型水库。兴利调度的原则是:在确保防洪安全的前提下,充分发挥水库的综合效益;兴利调度以灌溉为主,除必须服从防洪要求外,其余各用水部门必须服从灌溉用水的需要,某某水库调度严格遵循以下原则: (1)根据国务院现行防洪工作实行行政首长负责制的精神,某某水库接受县防洪指挥部的统一调度。 (2)编制年度控制运用计划,制定超标准洪水预案,及时上报审批。 (3)汛期坚持24小时值班,及时向主管部门、防汛机构及上级领导汇报,并做好值班记录。 (4)严格执行上级部门确定的防汛预案和调度命令,及时记录调度命令和执行事项。 4.3工程养护与维护 某某水库工程日常养护维修工作由环峰镇镇政府负责。但由于资金缺乏,工程于1986、1997和2003年进行过维修加固,但养护与维修也仅限于一些临时性的应急工程,一些大的工程安全问题:如坝体迎水坡坡面损坏、溢洪道控制段绕渗等一些重大问题,长期得不到彻底治理。 4.3.1大坝 某某水库自建成以来,渗漏仍未彻底根治,近几年观察发现有进一步发展之趋势。 4.3.2溢洪道 溢洪道工作桥桥台下沉严重,下游溢洪河由于未进行处理,两岸边坡有坍塌,溢洪道出口河道淤积严重,导致行洪期洪水四溢,淹没两边农田。 4.3.3放水涵 目前北涵运行良好,南涵可能因地基下沉导致涵身断裂,涵身漏水,汛期高水位时出口漏水严重。 4.4工程监测 4.4.1 监测工作执行情况 某某水库大坝为5级建筑物,根据《土石坝安全监测技术规范》(SL 551-2012),大坝安全监测的必设项目有:巡视检查、表面变形、上下游水位、降水量和气温。某某水库大坝由于种种原因,未能实现正常观测。 某某水库大坝安全监测包括巡视检查和仪器监测,仪器监测分水工观测和水文观测。运行过程中,由于无任何监测设施,未按部颁《土石坝安全监测规程》和《水文观测规范》要求,进行观测、记录及必要的计算分析。 4.4.2 巡视检查 巡视检查范围包括水库所有水工建筑物。 巡视检查分为日常巡视检查、年度巡视检查和特殊情况下的巡视检查等三种。日常巡视检查每月不少于一次,汛期增加次数,水库水位暴涨暴落相应增加巡视检查次数。年度巡视检查每年进行2~3次,在每年汛前、汛后及高水位时,按规定的检查项目,对大坝进行全面的巡视检查。每次查出的问题及时汇报处理。 而一些常规的巡视检查只能从外观上进行,没有实质内容,更不能真正掌握大坝内部的运行情况。 4.4.3水文观测 ①水位、雨量、蒸发观测 某某水库无水位标记,无雨量、蒸发观测设备,水位观测仅在主汛期靠目测,无记录。 ②资料整理及应用 由于水库无任何监测设施,无水文及水工资料。 4.5 大坝运行管理综合评价 某某水库属于环峰镇人民政府管理,日常工作由行政村负责,责任主体和责任人不明确,无专职人员和专门管理机构(仅在防汛和水库放水灌溉期间有人临时管理)。无管理房和专用通讯供电设施,给管理和抢险带来很大困难;水库缺乏一些最基本的观测设备,因此无法开展正常安全检测工作。 某某水库经过40多年的运行,暴露出多方面的问题,例如大坝渗漏、涵洞损坏等。虽然在运行过程中经过处理与维修,但由于受投资及对病情的认识不足等多因素的影响,工程仍然存在很多安全隐患,并缺少必要的大坝安全监测设施。 根据《水库大坝安全评价导则》 3.5.4条,某某水库大坝运行管理综合评价为“差”。 5 防洪标准复核 5.1洪水标准 某某水库规模属小(2)型。 根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)的规定,小(2)型水库工程等别为Ⅴ等,永久建筑物级别为5级,防洪标准为设计为20~30年一遇,校核为200~300年。 水库下游保护对象相应的农田和人口。水库原洪水标准采用20年一遇设计、300年一遇校核;与《水利水电工程等级划分及洪水标准》的有关要求比照,设计洪水取下限值,校核洪水取上限值,根据所保护的对象,两项取值都量合适的。本次安全评价维持原标准不变,对大坝进行复核。 5.2 水库工程特性参数 某某水库原资料汇水面积8.2km2,本次重新复核:汇水面积8.2km2,干流长度3.5km,干流比降0.053,水库属于长江流域。 本次安全评价通过调查认为本流域植被良好,淤积甚微,对库容容积影响很小,故仍采用原来的水位~库容曲线即采用原设计成果,水库水位~库容关系见下表。 表5-2-1  水位-库容关系表 水位(m) 库容(104m3) 41 0 42 1 43 2.3 44 7.1 45 15.6 46 30 46.2 33 47 48.5 48 70 49 95 49.5 110 图5-1 某某水库水位-库容曲线图 5.3调洪演算 5.3.1设计点暴雨的推求 根据《安徽省暴雨参数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积计算办法》(1984.05),水库地处江淮浅山区域,查得流域最大1小时、6小时、24小时短历时设计点雨量,设计频率分别为P=5%与P=0.333%,由表2查得P-Ⅲ型曲线的模比系数KP值,求得20年一遇及300年一遇设计点雨量见表5-3-1。 表5-3-1  设计点暴雨雨量表 重现期(y) 历时(h) 24 6 1 雨量均值H(mm) 100 70 45.2 Cv 0.60 0.55 0.50 Kp 20 2.20 2.10 1.99 300 3.87 3.55 3.24 设计点雨量(mm) 20 220.00 147.00 89.95 300 387.00 248.50 146.45 5.3.2面雨量的推求 根据《安徽省暴雨参数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积计算办法》(以下称《办法》)表3,查得各历时暴雨点面折算系数,并据此计算各历时、各重现期设计面暴雨见表5-3-2。 表5-3-2  设计面暴雨雨量表 重现期(y) 历时(h) 24 6 1 设计点雨量(mm) 20 220.00 147.00 89.95 300 387.00 248.50 146.45 点面折系数(K) 1.00 1.00 1.00 设计面雨量(mm) 20 220.00 147.00 89.95 300 387.00 248.50 146.45 5.3.3产汇流计算 净雨过程推求计算,按《安徽省山丘区中、小面积设计洪水计算办法》(84年修订稿)推荐的方法进行。 面净雨量:为面暴雨量扣除损失量和地下水。根据某某水库汇流区域的地形状况,选择江淮浅山的有关参数,具体取值为: 设计工况,暴雨频率为20年一遇,损失量取40mm, 地下水取40mm; 校核工况,暴雨频率为300年一遇,损失量取20mm, 地下水取40mm。水库汇流按推理公式方法计算(具体过程略)。 5.3.4调洪方式及下泄流量 调洪演算采用前述计算各重现期洪水。调洪演算公式如下: 式中: — 至 的时间间隔: 、 、 — 时的库容、出库流量、入库流量; 、 、 — 时的库容、出库流量、入库流量。 水库泄洪设施:开敞式溢洪道,堰顶高程46.20m,总净宽32m。 汛限水位:汛限水位取46.20m。 起调水位:与汛限水位相同。 调控方式:自由下泄。 下泄流量:为溢洪道在相应水位下的最大下泄流量,计算时按堰流考虑,下泄流量计算公式如下:       式中: —下泄流量; —淹没系数; —综合流量系数(包含侧收缩因素);B—总净宽; —堰上水头。 参数取值:淹没系数σ=1.0,综合流量系数m=0.34。 表5-3-4  水库水位下流量表 水位(m) 流量(m3/s) 46.2 0.00 47 0.4 47.5 3.93 48 9.35 48.5 16.14 49 24.06 49.5 32.97 图5-2 某某水库水位-下泄流量曲线图 5.3.5调洪演算 调洪计算采用“安徽省小型水库设计洪水计算程序”。 调洪演算过程如表5-3-5、5-3-6所示: 表5-3-5  20年一遇洪水过程计算表 时段序号 来水流量(m3/S) 泄洪流量(m3/S) 水库库容 (万m3) 水库水位(m) 0 0.00 0.00 33.28 46.20 1 1.29 0.04 33.51 46.21 2 3.41 0.53 34.25 46.25 3 4.47 1.65 35.28 46.31 4 5.41 2.99 36.22 46.36 5 6.23 4.29 37.00 46.40 6 6.72 5.34 37.60 46.43 7 8.18 6.43 38.17 46.46 8 10.39 7.95 38.92 46.50 9 11.50 9.64 39.69 46.54 10 26.10 15.19 41.99 46.66 11 96.80 48.38 52.67 47.20 12 53.87 70.00 58.48 47.48 13 17.32 42.72 51.01 47.12 14 7.86 20.96 44.07 46.77 15 7.69 12.48 40.86 46.60 16 7.35 9.53 39.60 46.54 17 6.51 8.09 38.93 46.50 18 5.92 7.06 38.44 46.48 19 5.34 6.30 38.06 46.46 20 4.67 5.63 37.71 46.44 21 4.42 5.08 37.42 46.42 22 4.28 4.74 37.22 46.41 23 4.17 4.48 37.08 46.40 24 4.17 4.35 36.99 46.40 25 3.08 4.00 36.79 46.39 26 1.40 3.20 36.30 46.36 27 0.46 2.22 35.66 46.33 28 0.18 1.49 35.11 46.30 29 0.05 1.03 34.69 46.28 30 0.00 0.71 34.39 46.26 31 0.00 0.50 34.17 46.25 32 0.00 0.38 34.01 46.24 33 0.00 0.29 33.89 46.23 34 0.00 0.22 33.80 46.23 35 0.00 0.18 33.73 46.22 表5-3-6 300年一遇洪水过程计算表 时段序号 来水流量(m3/S) 泄洪流量(m3/S) 水库库容 (万m3) 水库水位(m) 0 0.00 0.00 33.28 46.20 1 6.54 0.63 34.35 46.26 2 11.37 3.87 36.76 46.39 3 12.38 7.94 38.91 46.50 4 14.86 11.21 40.37 46.58 5 16.71 13.96 41.52 46.64 6 17.23 15.88 42.26 46.68 7 23.77 18.86 43.38 46.74 8 28.82 23.87 45.16 46.83 9 29.87 27.73 46.43 46.89 10 71.66 44.84 51.64 47.15 11 256.66 144.97 76.57 48.29 12 90.74 170.22 82.37 48.52 13 18.21 70.63 58.63 47.49 14 18.90 30.16 47.17 46.93 15 20.46 22.76 44.73 46.81 16 17.16 20.11 43.78 46.76 17 14.27 17.23 42.72 46.70 18 13.74 15.16 41.93 46.66 19 12.07 13.74 41.38 46.63 20 10.50 12.24 40.76 46.60 21 10.23 11.11 40.29 46.58 22 10.23 10.61 40.07 46.56 23 10.23 10.41 39.97 46.56 24 10.23 10.27 39.93 46.56 25 4.80 8.72 39.22 46.52 26 0.78 5.54 37.66 46.44 27 0.00 3.10 36.24 46.36 28 0.00 1.82 35.36 46.31 29 0.00 1.15 34.82 46.28 30 0.00 0.79 34.47 46.26 31 0.00 0.56 34.23 46.25 32 0.00 0.42 34.05 46.24 33 0.00 0.31 33.92 46.23 34 0.00 0.24 33.82 46.23 35 0.00 0.20 33.75 46.22 5.3.5调洪演算成果 调洪演算成果见表5-3-7。 表5-3-7  调洪演算成果表 洪水标准 20年一遇 300年一遇 起调水位(m) 46.2 相应库容(104m3) 33 最高水位(m) 47.48 48.52 相应库容(104m3) 58.48 82.37 最大下泄流量(m3/s) 70 170.22 5.4坝顶高程复核 根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》(SL189-2013)6.2.1条要求,坝顶超高可按下式确定: Y=R+A 式中:Y—坝顶超高,m; R—波浪沿着坝坡的最大爬高,m; A—安全加高,m,正常运用条件取A=0.50m,非常运用条件取A=0.30m。 坝顶高程根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》6.2.2条规定,坝顶高程应分别按以下情况进行计算,取其最大值。 1 正常蓄水位或设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高。 2 校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高。 3 正常蓄水位加非常运用条件的坝顶超高,再加6.2.3条规定的地震安全加高。 某某水库位于马鞍山市含山县,地震烈度为6度,可不考虑地震安全加高。 5.4.1风浪爬高计算 按规范要求,小(2)型水库的工程等级为5级,风速标准为:正常运用条件下采用多年平均年最大风速的1.5倍;非常运用条件下,采用多年平均年最大风速。 根据当地气象局资料,含山县多年平均最大风速为V=12.0 m/s。 因此:校核工况下,风速 =1.0V=12.0 m/s;设计工况下,风速 =1.5V=18.0m/s。 (1)根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》,波浪的平均波高和平均波周期宜采用莆田试验站公式计算: 式中:hm—平均波高,m; Tm—平均波周期,s —风区长度,m,设计工况取363.4m,校核工况取422.8m; —计算风速,m/s; —重力加速度,取9.81m/s; Hm—水域平均水深,m。 以上数据代入公式得: 设计工况:hm =0.171m Tm =1.84m 校核工况:hm =0.118m Tm =1.53m (2)平均波长可按下式计算: 设计工况:Lm =5.26m 校核工况:Lm =3.63m (3)当迎水坡坡比m介于1.5~5.0时,正向来波在单坡上的平均坡浪爬高 按下式计算: 式中: —迎水坡护坡糙率,查表 =0.9; —迎水坡坡比,根据地形测量图,设计水位以上坡比为1:2.6~1:3.3,取 =3.0; —平均波浪爬高,m; —经验系数; 波浪爬高R可由平均波高与坝迎水面前水深的比值hm/H按《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》表A.1.7规定的系数计算求得。 设计工况 2.37,查《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》表A.1.6-2得 =1.139,计算得 =0.308m; 由 0.029查《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》表A.1.7,R/Rm=1.84,设计工况波浪爬高R=0.308×1.84=0.566m。 校核工况 1.46,查《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》表A.1.6-2得 =1.018,计算得 =0. 190m; 由 0.017查《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》表A.1.7,R/Rm=1.84,校核工况波浪爬高 =0.176×1.84=0.349m。 5.4.2坝顶高程计算 坝顶高程复核计算结果见表4.4-1。 表4.4-1 坝顶高程复核结果表 洪水 标准 水位(m) 波浪 爬高(m) 安全 加高(m) 复核坝顶 高程(m) 现状坝顶 高程(m) 20年一遇 47.48 0.566 0.5 48.546 48.35~49.08 300年一遇 48.52 0.349 0.3 49.169 由计算结果可知,设计坝顶高程应达到49.17m。现状坝顶高程48.35~49.08m,坝顶高程不满足上述标准。因此,现状水库大坝的实际抗洪能力不满足规范要求。 5.5防洪安全评价 根据《水库大坝安全评价导则》表B1,坝顶高程不满足洪标准,涵洞涵身漏水,溢洪道损坏,不能安全下泄洪水,综合评定某某水库大坝现状防洪安全性级别为“C”级。 6 结构安全评价 6.1大坝变形安全 根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》(SL189-2013)、《土石坝安全监测技术规范》,土石坝应根据坝的等级、高度、结构形式设置必要的监测项目及相应的设施。某某水库自建成以来,由于没有埋设相应的观测设施,一直没有做变形观测。因此无法对坝体变形进行相应的安全评价。大坝及主要建筑物的结构安全评价主要采用计算分析,结合现场检查的方法进行。 6.2 大坝抗滑稳定 6.2.1 计算断面与计算方法 大坝坝坡稳定计算选取《勘察报告》中2-2’断面作为计算断面,该断面也是本水库最大坝高断面所在。按《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》(SL189-2013),稳定计算采用瑞典条分法。计算软件采用北京理正软件设计研究院编制的边坡稳定计算程序。 稳定渗流期计算公式: W=W1+W2 μ=μi-γWZ μi=γW 式中: W—条块重(KN); W1—在坝坡外水位以上的条块湿重(KN); W2—在坝坡外水位以下的条块浮重(KN); Q、V—分别为水平和垂直地震惯性力(KN) (向上为负,向下为正); u—作用于土条底面的孔隙压力(KPa); b—土条宽度(m); a—条块重力线与通过此条块底面重点的半径之间的夹角(度); —土条底面的强度指标(KPa)、(度); Mc—水平地震惯性力对圆心的力矩(KN.m); R—圆弧半径(m); μi—稳定渗流期的孔隙水压(kPa); 水位降落期计算工式: W=W1+W2 μ=μi-γWZ μi=γW 式中: W—水位降落前条块重(kN); W1—水位降落前坝坡处水位以上的条块湿重(kN); W2—水位降落前坝坡处水位以下的条块浮重(kN); —水位降落后条块重(kN); —水位降落后坝坡处水位以上的条块湿重(kN); —水位降落后坝坡处水位以下的条块浮重(kN); γW—水容重(kN/m3); —浸润线到条块底面中点的距离(m); Z—坝坡处水位高出条块底面中点的距离(m); b—土条宽度(m); β—条块重力线与通过此条块底面重点的半径之间的夹角(度); 、 —土条底面的强度指标(kPa)、(度); μ—作用于土条底面的孔隙压力(kPa); μi—水库水位降落前坝体中的孔隙压力(kPa)。 6.2.2 计算工况及孔隙水压力确定 根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)及《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》(SL189-2013)等相关规范,需分析大坝在稳定渗流期、库水位降落期的坝坡稳定性。计算工况如下: 工况一(正常运用):背水坡,上游汛限水位+下游无水; 工况二(正常运用):背水坡,设计洪水位+下游无水; 工况三(非常运用):迎水坡,水位降落期:上游由设计洪水位降至汛限水位+下游无水。 工况说明:汛限水位由于是水库经常发生的,因此可以形成稳定渗流;设计洪水位虽然不会经常发生,不易形成稳定渗流,但由于设计洪水位是水库大坝的重要设计参数,属于水库正常运用的水位,为复核大坝稳定性,也按稳定渗流期进行分析。而校核洪水位通常不能形成稳定渗流,因此不作为计算工况。水位降落期主要考虑发生设计洪水时泄洪过程的水位降落。上述三种工况的水位组合如下表表6-1: 表6-1 抗滑稳定计算水位组合表 计 算 工 况 上游水位(m) 下游水位(m) 备注 工况一 稳定渗流期 背水坡 46.2 40.64 下游水位为相应的地面高程  工况二 稳定渗流期 背水坡 47.48 40.64 工况三 水位降落期 迎水坡 47.48~46.20 40.64 6.2.3计算参数确定 坝体材料的物理力学强度指标根据本次大坝安全鉴定勘探试验成果确定。根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》(SL189-2013),稳定渗流期采用有效应力法,土的抗剪强度采用慢剪指标;水位降落期当利用总应力法时采用固结不排水指标。物理性质指标(γ,容重)采用平均值,力学强度指标(c,φ)采用标准值:最终确定的计算参数如下表表6-2所示: 表6-2 稳定分析选用物理力学指标表 土层 名称 土层 编号 重度(KN/m3) 饱和重度(KN/m3) 直 剪 固快 快剪 CR(Kpa) φR Cq(Kpa) Φq 坝体填土 ① 层 19.7 20.1 32.7 13.3 32.4 11.1 粉质粘土 ② 层 \ 20.5 59 18.1 53.2 15 强风化泥质粉砂岩 ③-1层 \ \ 8.0 35.0 \ \ 中等风化泥质粉砂岩 ③-2层 \ \ 8.0 35.0 \ \ 6.2.4 坝体浸润线推求 根据《水库大坝安全评价导则》坝体浸润线采用两种方法推求,一是直接利用地质报告所提供的土层渗透性参数计算确定;二是采用反演法,即利用历年测压管的实测资料对土层渗透性进行推求;由于某某水库缺少历年系统的实测资料,因此坝体浸润线推求是直接利用地质报告所提供的土层渗透性参数计算确定。 6.2.5 计算结果分析 计算结果见表6-3及附图,表中安全系数容许值参见《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》(SL189-2013)。 表6-3 抗滑稳定计算成果表 计 算 工 况 安 全 系 数 规范容许值 有效应力法 总应力法 工况一 2.849 1.15 工况二 2.686 1.15 工况三 2.878 1.05 由表6-3可以看出,大坝坝坡在计算的三种工况中抗滑稳定安全系数均大于规范规定的容许值,坝体抗滑稳定满足规范要求。 6.3 抗震安全评价 某某水库所在地抗震设防烈度为6度。按《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》(SL189-2013)和《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-97)有关规定,对大坝坝坡可不进行抗震稳定计算。 6.4上游护坡稳定 某某水库大坝迎水坡采用草皮护坡,目前损坏严重,坡面杂草重生,坡面浪坎现象明显,多处出现倒坡现象。 6.5 近坝库岸稳定 库区属低山丘陵区地貌,近坝库岸山坡较平缓,山体低矮,植被茂密,未见有明显滑坡、崩塌、泥石流等不良物理地质现象,水库运行四十年来,库岸基本稳定,不存在库岸再造问题。 6.6 坝顶超高 根据防洪标准复核结果,大坝坝顶高程不满足防洪安全要求。 6.7 输、泄水建筑物安全评价 6.7.1 溢洪道 目前,溢洪道结构保存完好,但控制段两侧绕渗严重;溢洪道交通桥两侧浆砌石桥台下沉严重,影响坝顶防汛通道的通畅;下游溢洪道出口河道淤积严重,导致行洪期洪水四溢,淹没两边农田。 6.7.2 放水涵 北涵曾除险加固过,目前,该涵洞运行良好。南涵由于地基下沉,目前涵身断裂漏水。 6.8 结构安全评定 根据前述分析结果,结合大坝运行的历史状况,对大坝的结构安全性综合评定如下: (1)大坝坝体未见异常变形,无明显沉降及滑动现象。 (2)坝顶高程不满足按规定标准计算的结果,大坝实际抗卸洪水能力不满足规范要求。 (3)大坝在计算的三种工况下抗滑稳定安全系数均大于规范规定的容许值,抗滑稳定性满足规范要求。 (4)大坝迎水坡无护坡,坡面杂草重生,坡面浪坎现象明显,多处出现倒坡现象。 (5)近坝库岸稳定,未发现滑坡现象。 (6)目前,溢洪道结构保存完好,但控制段两侧绕渗严重;溢洪道交通桥两侧浆砌石桥台下沉严重,影响坝顶防汛通道的通畅;下游溢洪道出口河道淤积严重,导致行洪期洪水四溢,淹没两边农田。 (7)南涵涵身断裂漏水。 根据《水库大坝安全评价导则》表B2-1及 5.4.2条,应将大坝结构安全性评定为“C”级。 7 渗流安全评价 7.1渗流资料分析 根据《水库大坝安全评价导则》(SL258-2000)的要求,对已建坝安全鉴定的渗流评价,应首选原体资料分析法;某某水库的渗流原体观测资料基本没有,无法对坝体原体资料进行分析;因此尽快完善大坝的安全观测设施,全面准确地反映大坝的实际渗流状态,准确地了解大坝渗流场的变化对于大坝的安全运行有十分重要的现实意义。 7.2 渗流勘察调查 根据《工程地质勘察报告》分析:某某坝身填土填筑质量总体一般,局部较差,①坝身填土(粉质粘土)弱透水,防渗性能尚可;现场踏勘未发现散浸、渗漏现象。坝基浅部分布②粉质粘土,土质较均匀,力学强度较高,层厚一般2m,渗透性分级属弱~微透水,防渗性能较好;下部③1强风化泥质粉砂岩,力学强度较高,完整性较差,渗透性达弱~中等透水;③2中等风化泥质粉砂岩力学强度高。由于上覆②粉质粘土层具有一定厚度,微~弱透水,坝基工程地质条件较好。 7.3 渗流有限元分析 7.3.1 评价方法 本次评价通过渗流计算来复核设计工况大坝的渗流安全状况,计算采用北京理正软件设计研究院编制的二维渗流分析计算程序。 7.3.2 计算断面及参数的选取 根据《安徽省含山县某某水库除险加固工程工程地质勘察报告》(初步设计阶段,南京市水利规划设计院有限责任公司,2015.4)(以下简称《勘察报告》),选取2-2’勘察剖面作为渗流计算断面。 根据《勘察报告》取渗透系数的平均值进行计算,大坝土层渗透系数见表7.3-1: 表7.3-1 大坝土层渗透系数 土体名称 土层号 Kx(×10-6cm/s) Ky(×10-6cm/s) 坝体填土 ①层 25.95 48 粉质粘土 ②层 \ 3.12 强风化泥质粉砂岩 ③-1层 \ \ 中等风化泥质粉砂岩 ③-2层 \ \ 7.3.3计算方法与计算工况 渗流计算采用理正设计研究院编制的二维渗流计算程序,由于没有完整、系统的实测测压管资料作标准进行反演计算。 根据《办法》、《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)、《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》(SL189-2013)等有关规范的要求,选取以下两种工况进行计算: 工况一:上游正常蓄水位+下游无水; 工况二:水位降落期:设计洪水位降至汛限水位+下游无水。 根据有关资料,下游无水时2-2’断面的地面高程为40.64m。 各工况水位组合详细见表7.3-2。 表7.3-2 大坝渗流计算水位组合表 计算工况 上游水位(m) 下游水位(m) 工况一 46.20 40.64 工况二 47.48~46.20 40.64 7.3.4 计算结果 根据《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487-2008)规定,土的允许比降采用土的临界水力坡降除以1.5~2.5的安全系数。考虑到本工程等别,安全系数取2.0,计算取值见下表:“地基土层允许水力坡降推荐值一览表(表7.3-3)”。计算结果见表7.3-4。 表7.3-3 地基土层允许水力坡降推荐值一览表 层号 孔隙率(%) 土颗粒密度Gs 渗透变形形式 临界水力坡降Jcr 允许水力坡降 J允许 ① 0.42 2.72 流土 0.99 0.50 ② 0.39 2.73 流土 1.05 0.53 表7.3-4 大坝渗流计算结果表 计算工况 最大渗透坡降 坡降容许值 出逸点高程(m) 渗流量(m3/d) 工况一 背水坡 0.39 0.53 42.56 0.014 坝基 0.48 0.53 工况二 背水坡 0.56 0.53 44.70 0.017 坝基 0.56 0.53 根据计算结果和附图分析,工况一下背水坡和坝基的渗透坡降小于坝基土的允许坡降,而工况二下背水坡和坝基的渗透坡降大于坝基土的允许坡降,大坝抗渗稳定不符合规范要求,根据地勘,坝体填土为弱透水,但局部较差,防渗性能尚可,建议对大坝迎水坡断面不足部分进行培土加厚。 7.4 渗流安全评价 根据计算结果可知:大坝抗渗稳定不满足规范要求;从大坝运行情况来看,大坝背水坡局部存在渗漏。 根据《水库大坝安全评价导则》,综合南涵防渗不满足要求,溢洪道控制段存在绕渗,评定某某水库渗流安全性为“C”级。 8 大坝安全综合评价 8.1 结论 某某水库是集防洪、灌溉为主,结合水产养殖等综合利用为一体的小(2)型水库。水库工程于1959年开工兴建,1960年建成蓄水,如今运行近50多年,本次安全评价,按20年一遇设计,设计洪水位47.48m,300年一遇的洪水校核,校核洪水位48.52m,相应库容为82.37万m3。 1)某某水库大坝是在特定历史条件下修建的,无施工记录和竣工资料,地质勘探表明大坝坝身填土填筑质量总体一般,局部较差,现场检查均表明大坝背水坡局部渗水,后期通过迎水坡粘土斜墙进行加固,这些现象均表明大坝施工存在诸多明显质量问题。工程在水库运行过程中也暴露出的质量问题,影响工程安全,可以认定工程质量是“不合格”的。 2)某某水库日常工作由行政村负责,无完善的水库管理机构,缺乏必要的管理和观测设施,不满足规范要求。综上所述,根据《水库大坝安全评价导则》,某某水库在运行管理方面应评为“差”。 3)根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)及《防洪标准》(GB50201-94),确定水库防洪标准为20年一遇洪水设计,300年一遇的洪水校核。经调洪演算复核,坝顶高程不满足防洪标准,水库实际抗卸洪水能力不满足规范要求。根据《水库大坝安全评价导则》,结合溢洪道、放水涵现状,评定某某水库大坝安全评价为“C”级。 4)大坝坝体未见异常变形,无明显沉降及滑动现象。大坝抗滑稳定安全系数大于规范规定的容许值,抗滑稳定性满足规范要求。近坝库岸稳定,未发现滑坡等现象。南涵涵身多处漏水;溢洪道控制段两侧绕渗严重;溢洪道交通桥两侧浆砌石桥台下沉严重,影响坝顶防汛通道的通畅;下游溢洪道出口河道淤积严重,导致行洪期洪水四溢,淹没两边农田。根据《水库大坝安全评价导则》,结合溢洪道现状,某某水库结构安全性评定为“C”级。 5)根据计算结果可知:大坝抗渗稳定不满足规范要求;从大坝运行情况来看,背水坡局部渗水,局部位置出逸点较高。根据《水库大坝安全评价导则》,评定该大坝渗流安全性为“C”级。 根据《水库大坝安全评价导则》,安全性级别中有一项以上(含一项)是“C”级的,为三类坝;而某某水库的运行管理、结构安全性、渗流安全评价为“C”级。因此某某水库为三类坝。 8.2 建议 针对水库大坝安全评价中出现的问题和评价结论,为保证水库及下游安全,本报告提出如下建议: 1、大坝坝顶加高或增设防浪墙,大坝迎水坡平台以上土方加固。 2、拆建南放水涵; 3、新建溢洪道交通桥; 4、增设必要的观测、管理设施。 5、水库在未除险加固前应加强管理,控制运行。 附 图 Ⅰ 工程现场图片 Ⅱ 水库现状图 1、大坝平面布置图 Ⅲ 大坝抗渗、抗滑稳定计算结果图 1、水库正常蓄水位各点渗透坡降及等势线图 2、水库设计洪水位降落至汛限水位各点渗透坡降及等势线图 3、水库正常蓄水、设计洪水大坝背水坡抗滑稳定计算图 4、水库水位降落大坝迎水坡抗滑稳定计算图 Ⅰ 工程现场图片 Ⅱ 水库现状图 1、大坝平面布置图 Ⅲ 大坝抗渗、抗滑稳定计算结果图 1、水库正常蓄水位各点渗透坡降及等势线图 2、水库设计洪水位降落至汛限水位各点渗透坡降及等势线图 3、水库正常蓄水位大坝背水坡抗滑稳定计算图 4、设计洪水位大坝背水坡抗滑稳定计算图 5、水库水位降落大坝迎水坡抗滑稳定计算图
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